一種磁傳感裝置及其磁感應方法、制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種磁傳感裝置及其磁感應方法，該第三方向(Z軸)磁傳感部件包括：基底、導磁單元、感應單元、外圍電路；基底的表面開有溝槽；導磁單元的主體部分設置于溝槽內，并有部分露出溝槽至基底表面，用以感應Z軸方向的磁信號，并將該磁信號輸出；感應單元設置于所述基底表面上，用以接收所述導磁單元輸出的Z軸方向的磁信號，并根據(jù)該磁信號測量出Z軸方向對應的磁場強度及磁場方向。本發(fā)明提出的磁傳感裝置及其磁感應方法，可將X軸、Y軸、Z軸的感應器件設置在同一個圓晶或芯片上，具有良好的可制造性、優(yōu)異的性能和明顯的價格競爭力。
【專利說明】—種磁傳感裝置及其磁感應方法、制備工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電子通訊【技術領域】，涉及一種磁傳感裝置，尤其涉及一種單芯片三軸磁傳感裝置，本發(fā)明還涉及上述磁傳感裝置的磁傳感設計方法；同時，本發(fā)明進一步涉及上述磁傳感裝置的制備工藝。
【背景技術】
[0002]磁傳感器按照其原理，可以分為以下幾類:霍爾元件，磁敏二極管，各項異性磁阻元件(AMR)，隧道結磁阻(TMR)元件及巨磁阻(GMR)元件、感應線圈、超導量子干涉磁強計
坐寸ο
[0003]電子羅盤是磁傳感器的重要應用領域之一，隨著近年來消費電子的迅猛發(fā)展，除了導航系統(tǒng)之外，還有越來越多的智能手機和平板電腦也開始標配電子羅盤，給用戶帶來很大的應用便利，近年來，磁傳感器的需求也開始從兩軸向三軸發(fā)展。兩軸的磁傳感器，即平面磁傳感器，可以用來測量平面上的磁場強度和方向，可以用X和Y軸兩個方向來表示。
[0004]以下介紹現(xiàn)有磁傳感器的工作原理。磁傳感器采用各向異性磁致電阻(Anisotropic Magneto-Resistance)材料來檢測空間中磁感應強度的大小。這種具有晶體結構的合金材料對外界的磁場很敏感，磁場的強弱變化會導致AMR自身電阻值發(fā)生變化。
[0005]在制造、應用過程中，將一個強磁場加在AMR單元上使其在某一方向上磁化，建立起一個主磁域，與主磁域垂直的軸被稱為該AMR的敏感軸，如圖1所示。為了使測量結果以線性的方式變化，AMR材料上的金屬導線呈45°角傾斜排列，電流從這些導線和AMR材料上流過，如圖2所示；由初始的強磁場在AMR材料上建立起來的主磁域和電流的方向有45°的夾角。
[0006]當存在外界磁場Ha時，AMR單元上主磁域方向就會發(fā)生變化而不再是初始的方向，那么磁場方向M和電流I的夾角Θ也會發(fā)生變化，如圖3所示。對于AMR材料來說，Θ角的變化會弓I起AMR自身阻值的變化，如圖4所示。
[0007]通過對AMR單元電阻變化的測量，可以得到外界磁場。在實際的應用中，為了提高器件的靈敏度等，磁傳感器可利用惠斯通電橋或半電橋檢測AMR阻值的變化，如圖5所示。R1/R2/R3/R4是初始狀態(tài)相同的AMR電阻，當檢測到外界磁場的時候，R1/R2阻值增加AR而R3/R4減少AR。這樣在沒有外界磁場的情況下，電橋的輸出為零；而在有外界磁場時，電橋的輸出為一個微小的電壓AV。
[0008]目前的三軸傳感器是將一個平面(X、Y兩軸)傳感部件與Z方向的磁傳感部件進行系統(tǒng)級封裝組合在一起，以實現(xiàn)三軸傳感的功能；也就是說需要將平面?zhèn)鞲胁考癦方向磁傳感部件分別設置于兩個圓晶或芯片上，最后通過封裝連接在一起。目前，在單圓晶/芯片上無法同時實現(xiàn)三軸傳感器的制造。
[0009]有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的磁傳感裝置，以使實現(xiàn)在單圓晶/芯片上進行三軸傳感器的制造。
【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供一種磁傳感裝置，可將X軸、Y軸、Z軸的感應器件設置在同一個圓晶或芯片上，具有良好的可制造性、優(yōu)異的性能和明顯的價格競爭力。
[0011]本發(fā)明還提供上述磁傳感裝置的磁感應設計方法，可根據(jù)同一個圓晶或芯片上設置的感應器件感應X軸、Y軸、Z軸的磁場數(shù)據(jù)。
[0012]此外，本發(fā)明進一步提供上述磁傳感裝置的制備方法，可制得X軸、Y軸、Z軸的感應器件設置在同一個圓晶或芯片上的磁傳感裝置。
[0013]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0014]—種磁傳感裝置,所述裝置包括垂直方向磁傳感部件，該垂直方向磁傳感部件包括:
[0015]基底，其表面開有溝槽；
[0016]導磁單元，該單元含磁材料層，其主體部分設置于溝槽內，并有部分露出溝槽至基底表面，用以收集垂直方向的磁信號，并將該磁信號輸出；
[0017]感應單元，該單元含磁材料層，設置于所述基底表面上，用以接收所述導磁單元輸出的垂直方向的磁信號，并根據(jù)該磁信號測量出垂直方向對應的磁場強度及磁場方向。
[0018]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述垂直方向磁傳感部件包括外圍電路，用于計算磁場強度及磁場方向，并進行輸出。
[0019]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述導磁單元的主體部分與基底表面的夾角為45°;所述感應單元貼緊基底表面設置，與基底表面平行。
[0020]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，上述各感應單元包括磁材料層，磁材料層為磁阻材料，該磁材料的電阻隨著磁場強度的方向變化。
[0021]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述導磁單元及感應單元均含有磁材料層；所述的磁材料為各項異性磁阻(AMR)材料，或為巨磁阻(GMR)材料，或為隧道磁阻TMR材料。所述磁傳感器裝置的原理是各項異性磁阻(AMR)，或為巨磁阻(GMR)，或為隧道磁阻TMR。
[0022]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述感應單元通過不同的排列可以用于測量第一方向或/和第二方向的磁場,將垂直方向測量的磁場引導到第一方向或/和第二方向對應的磁場，同樣的感應單?？蓽y量垂直方向；第一方向、第二方向、垂直方向兩兩相互垂直。
[0023]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述第一方向為X軸方向，第二方向為Y軸方向，垂直方向為Z軸方向。
[0024]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述裝置進一步包括第二，三磁傳感部件，用以感應第一方向或/第二方向的磁信號，并以此測量出第一方向或/第二方向對應的磁場強度及磁場方向。
[0025]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述第二磁傳感部件包括四個感應子單元，分別為第五感應子單元、第六感應子單元、第七感應子單元、第八感應子單元；
[0026]上述各感應子單元包括磁材料層，該磁材料層上設有若干平行設置的電極；電極的設置方向與磁材料層的磁化方向的夾角為10°、0°。
[0027]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述導磁單元包括四個導磁子單元，分別為第一導磁子單元、第二導磁子單元、第三導磁子單元、第四導磁子單元；
[0028]所述感應單元包括四個感應子單元，分別為第一感應子單元、第二感應子單元、第三感應子單元、第四感應子單元；
[0029]所述第一導磁子單元與第一感應子單元配合，作為垂直方向磁傳感部件的第一感應模塊；
[0030]所述第二導磁子單元與第二感應子單元配合，作為垂直方向磁傳感部件的第二感應豐吳塊；
[0031]所述第三導磁子單元與第三感應子單元配合，作為垂直方向磁傳感部件的第三感應豐吳塊；
[0032]所述第四導磁子單元與第四感應子單元配合；作為垂直方向磁傳感部件的第四感應豐吳塊；
[0033]上述各感應子單元包括磁材料層，該磁材料層上設有若干平行設置的電極；電極的設置方向與磁材料層的磁化方向的夾角為10°、0° ；
[0034]所述基底設有一列或若干列溝槽，一列溝槽由一個長溝槽構成，或者一列溝槽包括若干子溝槽；
[0035]各導磁子單元包括若干磁性構件，各磁性構件的主體部分設置于對應的溝槽內，并有部分露出于溝槽外；露出部分靠近對應感應子單元的磁材料層裝置。
[0036]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，各磁性構件有部分露出于溝槽外，露出部分與對應感應子單元的磁材料層的距離為0-20微米。
[0037]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述導磁單元及感應單元的磁材料層使用同一磁性材料，層數(shù)一致，為同一次沉積得到。
[0038]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述導磁單元及感應單元的磁材料層使用不同磁性材料，通過多次沉積得到。
[0039]一種上述磁傳感裝置的磁感應方法，所述方法包括垂直方向磁場感應步驟，具體包括:
[0040]導磁單元收集垂直方向的磁信號，并將該磁信號輸出；
[0041]感應單元接收所述導磁單元輸出的垂直方向的磁信號，并根據(jù)該磁信號測量出垂直方向對應的磁場強度及磁場方向。
[0042]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法還包括第一方向、第二方向磁場感應步驟，感應第一方向、第二方向的磁信號，并以此測量出第一方向、第二方向對應的磁場強度及磁場方向。
[0043]一種上述磁傳感裝置的制備工藝，所述制備工藝包括如下步驟:
[0044]步驟S1、設置基底；
[0045]步驟S2、在基底的表面設置溝槽；
[0046]步驟S3、在基底表面沉積感應單元的同時沉積、制備導磁單元，使得導磁單元及感應單元使用同一磁性材料，為同一次沉積得到；導磁單元的主體部分沉積于溝槽內，并有部分露出溝槽至基底表面；
[0047]步驟S4、在感應單元上設置電極層。
[0048]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S3中，在基底表面沉積感應單元、導磁單兀的同時，沉積第二磁傳感部件所需的磁材料層，第二磁傳感部件用以感應第一方向、第二方向的磁信號，并以此測量出第一方向、第二方向對應的磁場強度及磁場方向；即第二磁傳感部件所需的磁材料層與垂直方向磁傳感部件所需的感應單元、導磁單元同時制備得到。
[0049]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟SI中，基底包含CMOS電路。
[0050]所述步驟S2中，在基底的表面具有介質層，隔離傳感裝置與基底，在介質層上采用制造工藝設置溝槽；
[0051]所述步驟S3中，在基底表面沉積磁性材料和阻擋材料，磁性材料和阻擋材料分別為單層或者是多層材料，隨后通過制造工藝同時形成感應單元和導磁單元，因此，導磁單元及感應單元使用同一磁性材料，為同一次沉積得到，當然也可以不用一次沉積，而是通過多次沉積得到；導磁單元的主體部分沉積于溝槽內，并有部分露出溝槽至基底表面。
[0052]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提出的磁傳感裝置及其磁感應方法，在單一的圓晶/芯片上同時具有X、Y和Z三軸方向的傳感單元，單芯片上可選擇性集成ASIC外圍電路，其制造工藝與標準的CMOS工藝完全兼容；具有良好的可制造性、優(yōu)異的性能和明顯的價格競爭力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0053]圖1為現(xiàn)有磁傳感裝置的磁性材料的示意圖。
[0054]圖2為現(xiàn)有磁傳感裝置的磁性材料及導線的結構示意圖。
[0055]圖3為磁場方向和電流方向的夾角示意圖。
[0056]圖4為磁性材料的Θ -R特性曲線示意圖。
[0057]圖5為惠斯通電橋的連接圖。
[0058]圖6為本發(fā)明磁傳感裝置一部分的俯視圖。
[0059]圖7為圖1的AA向剖視圖。
[0060]圖8為本發(fā)明磁傳感裝置的組成示意圖。
[0061]圖9為實施例二中磁傳感裝置一部分的俯視圖。
【具體實施方式】
[0062]下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0063]實施例一
[0064]請參閱圖6、圖7，其中，圖7是圖6中沿A-A方向的投影；本發(fā)明揭示了一種磁傳感裝置，所述裝置包括Z軸磁傳感部件，該Z軸磁傳感部件包括:基底10、導磁單元20、感應單元；基底10可以包括CMOS外圍電路。
[0065]基底10的表面具有介質層，并且在介質層里開有溝槽11。所述基底設有一列或若干列溝槽，本實施例中，一列溝槽包括若干子溝槽11。
[0066]導磁單元20的主體部分設置于溝槽11內，并有部分露出溝槽11至基底表面,用以收集Z軸方向的磁信號，并將該磁信號輸出給感應單元。
[0067]感應單元設置于所述基底表面上，用以接收所述導磁單元20輸出的Z軸方向的磁信號，并根據(jù)該磁信號測量出Z軸方向對應的磁場強度及磁場方向。感應單兀包括磁材料層30，以及該磁材料層30上設置的若干平行設置的電極40。同時，所述感應單元還用以感應X軸、Y軸方向的磁信號，并以此測量出X軸、Y軸方向對應的磁場強度及磁場方向。通過導磁單元20的設置，感應單元將Z軸方向的磁場引導到水平方向進行測量。所述導磁單元20及感應單元的磁材料層30使用同一磁性材料，層數(shù)一致，且同一次沉積得到；如導磁單元20及感應單元的磁材料層30可以是各向異性磁傳感器AMR、也可以是TMR和GMR，以下不再贅述。當然，所述導磁單元20及感應單元的磁材料層30也可以使用不同的磁性材料，或者采用不同的層數(shù)，即可以通過多次沉積和光刻得到。
[0068]如圖7所示，所述導磁單元20的主體部分與基底表面所在平面的夾角可在45°、0°之間，越大越好。所述感應單元的磁材料層30貼緊基底表面設置，與基底表面平行。
[0069]請參閱圖8，所述導磁單元20包括四個導磁子單元，分別為第一導磁子單元、第二導磁子單元、第三導磁子單元、第四導磁子單元。各導磁子單元包括若干磁性構件，各磁性構件的主體部分設置于對應的溝槽11內，并有部分露出于溝槽11外；露出部分靠近對應感應子單元的磁材料層設置，距離C優(yōu)選為0-20um,典型值為Oum, 0.1um, 0.3um,0.5um,0.8um, lum, 5um。此外，如圖7所示，a的范圍為0_2um (如0.5um, lum) ；b的范圍為O-1um(如 Oum, 0.1um, 0.2um) ；d 的范圍為 0.5-lOum (如 3um, 2um) ；Theta 的角度范圍為 0-45°(如 5。)。
[0070]所述感應單元包括四個感應子單元，分別為第一感應子單元、第二感應子單元、第三感應子單元、第四感應子單元。上述各感應子單元包括磁材料層30，該磁材料層上設有若干平行設置的電極40 ;電極40的設置方向與磁材料層30的磁化方向的夾角為10°~80°，優(yōu)選為45°。 [0071]所述第一導磁子單元與第一感應子單元配合，作為Z軸磁傳感部件的第一感應模塊；所述第二導磁子單元與第二感應子單元配合，作為Z軸磁傳感部件的第二感應模塊；所述第三導磁子單元與第三感應子單元配合，作為Z軸磁傳感部件的第三感應模塊；所述第四導磁子單元與第四感應子單元配合；作為Z軸磁傳感部件的第四感應模塊。
[0072]圖8所示的磁傳感裝置采用惠斯通電橋結構，可以更加靈敏地測量外界磁場。在實際的應用中，也可以采用一個導磁子單元和一個感應子單元，即可以測量磁場，在此不再贅述。
[0073]在本發(fā)明的一個實施例中，所述裝置進一步包括X軸Y軸磁傳感部件，用以感應X軸或/和Y軸方向的磁信號，并以此測量出X軸或/和Y軸方向對應的磁場強度及磁場方向。X軸Y軸磁傳感部件并非Z軸磁傳感部件的感應單元'I軸磁傳感部件的感應單元是為了感應Z軸的方向，而X軸Y軸磁傳感部件的感應單元是為了感應X軸或/和Y軸的方向。
[0074]所述X軸或Y軸磁傳感部件包括四個感應子單元，分別為第五感應子單元、第六感應子單元、第七感應子單元、第八感應子單元；上述各感應子單元包括磁材料層，該磁材料層上設有若干平行設置的電極；電極的設置方向與磁材料層的磁化方向的夾角為10° ^80°，優(yōu)選為45°。同理，所述X軸Y軸磁傳感部件可以只包括一個感應單元，即可以不采用惠斯通電橋方式。
[0075]以上介紹了本發(fā)明磁傳感裝置的結構，本發(fā)明在揭示上述磁傳感裝置的同時，還揭示上述磁傳感裝置的磁感應方法。所述方法包括Z軸方向磁場感應步驟，具體包括:導磁單元收集Z軸方向的磁信號，并將該磁信號輸出；感應單元接收所述導磁單元輸出的Z軸方向的磁信號，并根據(jù)該磁信號測量出Z軸方向對應的磁場強度及磁場方向。
[0076]此外,所述方法還包括X軸、Y軸方向磁場感應步驟，包括:感應X軸、Y軸方向的磁信號，并以此測量出X軸、Y軸方向對應的磁場強度及磁場方向。
[0077]與此同時，本發(fā)明還揭示一種上述磁傳感裝置的制備工藝，所述制備工藝包括如下步驟:
[0078]【步驟SI】設置基底，基底可以包含CMOS外圍電路。
[0079]【步驟S2】在基底的表面具有介質層，隔離傳感裝置與基底，在介質層上采用制造工藝設置溝槽。
[0080]【步驟S3】在基底表面沉積磁性材料和保護層材料，磁性材料和保護層材料分別為單層或者是多層材料，隨后通過制造工藝同時形成感應單元和導磁單元，因此，導磁單元及感應單元使用同一磁性材料，為同一次沉積得到。導磁單元的主體部分沉積于溝槽內，并有部分露出溝槽至基底表面。
[0081]優(yōu)選地，本發(fā)明磁傳感裝置還包括X軸Y軸感應部件；步驟S3中，在基底表面沉積感應單元、導磁單元的同時，沉積X軸Y軸磁傳感部件所需的磁材料層；即X軸、Y軸所需的磁材料層與Z軸所需的感應單元、導磁單元同時制備得到。
[0082]可選擇地，在本步驟中，可以通過多次的材料沉積和制造工藝，分別形成感應單元與導磁單元，即兩者采用不同的材料層。
[0083]【步驟S4】在感應單元及X軸Y軸感應部件的磁材料層上分別設置電極層，隨后通過介質填充和引線等工藝實現(xiàn)完整傳感裝置的制造。
[0084]實施例二
[0085]本實施例與實施例一的區(qū)別在于，本實施例中，多個導磁結構可以共享同一溝槽；請參閱圖9，基底10上的溝槽11可以設置一列或多列，一列溝槽11可以設置一個狹長的溝槽，供多個磁性構件共享使用。
[0086]此外，此結構中導磁單元與可與傳感單元相連，即距離為Oum。
[0087]實施例三
[0088]本實施例中，本發(fā)明磁傳感裝置還包括CMOS芯片，實施例一中所述的基底設置于CMOS芯片上。即磁傳感裝置具有現(xiàn)有CMOS芯片的功能。即在單一的芯片上同時具有CMOS芯片和傳感裝置，具有高度的集成度。
[0089]實施例四
[0090]本實施例中，磁傳感裝置的導磁單元、傳感單元、X軸Y軸磁傳感部件所需的磁材料層為磁阻材料，如NiFe合金材料。其中，磁阻材料層可以是多層材料，如GMR和TMR材料，即磁阻材料包括各向異性磁阻材料，巨磁阻材料，隧道結磁阻；可以是多層，或者是單層；多層材料的厚度和層數(shù)根據(jù)實際需要可調。
[0091]此外，一組導磁單元可配合多個導磁結構，使測量更加靈敏。
[0092]實施例五
[0093]本實施例中，磁傳感裝置可以感應的三維方向可以為并非X軸、Y軸、Z軸的第一方向、第二方向、垂直方向，只需要使第一方向、第二方向、垂直方向兩兩相互垂直即可。
[0094]磁傳感器裝置的原理是巨磁阻(GMR)原理，磁材料采用GMR材料。
[0095]實施例六
[0096]在前面的實施例中，磁傳感器利用惠斯通全電橋實現(xiàn)信號的檢測和輸出，惠斯通全電橋包括四個可變橋臂，即包括四個導磁子單元和四個感應子單元，輸出的信號較大，較為有效。
[0097]本發(fā)明顯然也可以采用半電橋甚至四分之一橋檢測TMR阻值(或者GMR和AMR阻值)的變化:如果采用半電橋進行檢測，那么只需要包括兩組導磁子單元和感應子單元。如果采用四分之一電橋，那么只需要包括一組磁子單元和感應子單元。在此需要特別指出，本發(fā)明的應用可以只包括一組或者兩組導磁子單元和感應子單元的配合即可完成磁場的檢測，在此不再贅述。
[0098]甚至也可以不采用電橋的方法，直接采用單組磁子單元和感應子單元，測量磁單元兩端電阻變化，從而計算出磁場的變化。
[0099]綜上所述，本發(fā)明提出的磁傳感裝置及其磁感應方法，可將X軸、Y軸、Z軸的感應器件設置在同一個圓晶或芯片上，具有良好的可制造性、優(yōu)異的性能和明顯的價格競爭力。
[0100]這里本發(fā)明的描述和應用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
【權利要求】
1.一種磁傳感裝置，其特征在于，所述裝置包括垂直方向磁傳感部件，該垂直方向磁傳感部件包括: -基底，其表面開有溝槽； -導磁單元，含有磁材料層，其主體部分設置于溝槽內，并有部分露出溝槽至基底表面，用以收集垂直方向的磁場信號，并將該磁場信號輸出； -感應單元，所述感應單元是感應與基底表面平行方向的磁傳感器，設置于所述基底表面上，含有磁材料層，用以接收所述導磁單元輸出的垂直方向的磁信號，并根據(jù)該磁信號測量出垂直方向對應的磁場強度及磁場方向；所述垂直方向為基底表面的垂直方向； 所述磁傳感裝置還包括第一磁傳感器、第二磁傳感器，分別用以感應與基底表面平行的第一方向、第二方向，第一方向、第二方向相互垂直。
2.一種磁傳感裝置，其特征在于，所述裝置包括第三方向磁傳感部件，該第三方向磁傳感部件包括: 基底，其表面開有溝槽； 導磁單元，其主體部分設置于溝槽內，并有部分露出溝槽至基底表面，用以收集第三方向的磁場信號，并將該磁場信號輸出； 感應單元，設置于所述基底表面上，用以接收所述導磁單元輸出的第三方向的磁信號，并根據(jù)該磁信號測量出第三方向對應的磁場強度及磁場方向。
3.根據(jù)權利要求2所述的磁傳感裝置，其特征在于: 所述第三方向磁傳感部件包括外圍電路，用于計算磁場強度及磁場方向，并進行輸出。
4.根據(jù)權利要求2所述的磁傳 感裝置，其特征在于: 所述導磁單元的主體部分與基底表面的夾角為45°、0° ;所述感應單元貼緊基底表面設置，與基底表面平行。
5.根據(jù)權利要求2所述的磁傳感裝置，其特征在于: 所述感應單元是與基底表面平行的磁傳感器，和基底表面平行的第一方向、第二方向對應的磁傳感器一起，組成三維磁傳感器的一部分。
6.根據(jù)權利要求5所述的磁傳感裝置，其特征在于: 所述第一方向為X軸方向，第二方向為Y軸方向，第三方向為Z軸方向。
7.根據(jù)權利要求2所述的磁傳感裝置，其特征在于: 所述裝置進一步包括第二磁傳感部件，用以感應第一方向或/和第二方向的磁信號，并以此測量出第一方向或/和第二方向對應的磁場強度及磁場方向。
8.根據(jù)權利要求7所述的磁傳感裝置，其特征在于: 所述第二磁傳感部件包括至少一個感應子單元； 上述各感應子單元包括磁材料層，磁材料層為磁阻材料，該磁材料的電阻隨著磁場強度的方向變化。
9.根據(jù)權利要求1至8之一所述的磁傳感裝置，其特征在于: 所述導磁單元及感應單元均含有磁材料層； 所述磁材料層的磁材料為各項異性磁阻AMR材料，或為巨磁阻GMR材料，或為隧道磁阻TMR材料； 所述磁傳感器裝置的原理是各項異性磁阻AMR，或為巨磁阻GMR，或為隧道磁阻TMR。
10.根據(jù)權利要求2所述的磁傳感裝置，其特征在于: 所述導磁單元包括四個導磁子單元，分別為第一導磁子單元、第二導磁子單元、第三導磁子單元、第四導磁子單元； 所述感應單元包括四個感應子單元，分別為第一感應子單元、第二感應子單元、第三感應子單元、第四感應子單元； 所述第一導磁子單元與第一感應子單元配合，作為第三方向磁傳感部件的第一感應模塊； 所述第二導磁子單元與第二感應子單元配合，作為第三方向磁傳感部件的第二感應模塊； 所述第三導磁子單元 與第三感應子單元配合，作為第三方向磁傳感部件的第三感應模塊； 所述第四導磁子單元與第四感應子單元配合；作為第三方向磁傳感部件的第四感應模塊； 上述各感應子單元包括磁材料層，該磁材料的電阻隨著磁場強度的方向變化； 所述基底設有一列或若干列溝槽，一列溝槽由一個長溝槽構成，或者一列溝槽包括若干子溝槽； 各導磁子單元包括若干磁性構件，各磁性構件的主體部分設置于對應的溝槽內，并有部分露出于溝槽外；露出部分靠近對應感應子單元的磁材料層裝置。
11.根據(jù)權利要求10所述的磁傳感裝置，其特征在于: 各磁性構件有部分露出于溝槽外，露出部分與對應感應子單元的磁材料層的距離為0-20微米。
12.根據(jù)權利要求1至11之一所述的磁傳感裝置，其特征在于: 所述導磁單元及感應單元的磁材料層使用同一磁性材料，層數(shù)一致，為同一次沉積得到。
13.根據(jù)權利要求1至11之一所述的磁傳感裝置，其特征在于: 所述導磁單元及感應單元的磁材料層使用不同磁性材料，通過多次沉積得到。
14.一種權利要求1至13之一所述磁傳感裝置的磁感應方法，其特征在于，所述方法包括第三方向磁場感應步驟，具體包括: 導磁單元收集第三方向的磁信號，并將該磁信號輸出； 感應單元接收所述導磁單元輸出的第三方向的磁信號，并根據(jù)該磁信號測量出第三方向對應的磁場強度及磁場方向。
15.根據(jù)權利要求14所述的磁感應方法，其特征在于: 所述方法還包括第一方向、第二方向磁場感應步驟，感應第一方向、第二方向的磁信號，并以此測量出第一方向、第二方向對應的磁場強度及磁場方向。
16.一種權利要求1至13之一所述磁傳感裝置的制備工藝，其特征在于，所述制備工藝包括如下步驟: 步驟S1、設置基底； 步驟S2、在基底的表面設置溝槽； 步驟S3、在基底表面沉積感應單元的同時沉積、制備導磁單元，使得導磁單元及感應單元使用同一磁性材料，為同一次沉積得到；導磁單元的主體部分沉積于溝槽內，并有部分露出溝槽至基底表面； 步驟S4、在感應單元上設置電極層。
17.根據(jù)權利要求16所述的磁感應方法，其特征在于: 所述步驟S3中，在基底表面沉積感應單元、導磁單元的同時，沉積第二，三磁傳感部件所需的磁材料層，第二，三磁傳感部件用以感應第一方向、第二方向的磁信號，并以此測量出第一方向、第二方向對應的磁場強度及磁場方向；即第二，三磁傳感部件所需的磁材料層與第三方向磁傳感部件所需的感應單元、導磁單元同時制備得到。
18.根據(jù)權利要求16所述的磁感應方法，其特征在于: 所述步驟SI中，基底包含CMOS電路； 所述步驟S2中，在基底的表面具有介質層，隔離傳感裝置與基底，在介質層上采用制造工藝設置溝槽； 所述步驟S3中，在基底表面沉積磁性材料和阻擋材料，磁性材料和阻擋材料分別為單層或者是多層材料，隨后通過制造工藝同時形成感應單元和導磁單元，因此，導磁單元及感應單元使用同一磁性材料，為同一次沉積得到；導磁單元的主體部分沉積于溝槽內，并有部分露出溝槽至基底表面；或者不同磁 性材料，多次沉積得到。
【文檔編號】G01R33/09GK103885004SQ201210563667
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權日:2012年12月21日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:磁感科技香港有限公司